Miebach激光焊機講解、維護與焊縫質(zhì)量分析調(diào)整

張 濤

Miebach激光焊機在主控室為操作人員配備兩臺電腦。一臺為設(shè)備數(shù)據(jù)調(diào)整界面電腦。操作人員可以通過這臺電腦來觀看帶鋼的厚度、寬度、卷號信息，并且還能修改焊接參數(shù)、是否放行焊縫、是否沖邊等操作。另一臺為QCDS焊縫檢測系統(tǒng)電腦。此電腦通過攝像頭對焊縫實時監(jiān)測來生成焊接曲線以及模擬焊縫截面圖。

1 焊接參數(shù)界面介紹

焊接參數(shù)界面屬于設(shè)備數(shù)據(jù)界面中的一欄。其中包括：焊接速度、激光功率、焦點位置、激光頭壓力、平整輪壓力、操作側(cè)對接間隙、驅(qū)動側(cè)對接間隙、重焊間隙、二次剪切間隙、預(yù)熱功率、退火功率、送絲速度。

焊接速度：Miebach激光焊機通過C型車的移動來實現(xiàn)激光器對帶鋼的焊接。C型車架在兩條軌道上由絲杠轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)前進和后退。在焊接過程中只有合適的移動速度才能保證激光對帶鋼充分的融透。速度過快會導(dǎo)致激光不能完全融透帶鋼。反之則會導(dǎo)致激光過于融透帶鋼。從而影響焊縫質(zhì)量。此焊機C型小車的最大移動速度為12m/min，C型小車有獨立的安全銷，維修或操作人員進入小車軌道時一定要插好安全銷防止安全事故發(fā)生。

激光功率：激光功率大小對帶鋼的融透起主要作用。唐鋼高強汽車板酸軋車間激光焊機的最大功率為12KW。Miebach焊機由氦氣、氮氣、二氧化碳三種氣體來生成激光。并通過銅鏡的反射來調(diào)整激光的焦點位置。激光還需要額外的氦氣來提供保護氣罩，目的在焊接過程中來保護激光，確保激光的穩(wěn)定性，從而提高焊接成功率和焊縫質(zhì)量。

焦點位置：我們用放大鏡位置的高低來調(diào)整陽光的聚散。從而使陽光達到最熱的狀。Miebach激光焊機所產(chǎn)生的激光是通過銅鏡來反射到帶鋼上的。通過調(diào)整激光的焦點聚散來使激光達到最佳工作狀態(tài)。焦點位置也是影響帶鋼融透的重要參數(shù)。焦點位置上下極限值為+-15mm。

激光頭壓力：激光頭壓力是指激光頭處壓輪的壓力大小。壓輪主要作用是在焊接過程中保證兩頭帶鋼的平整度。從而使焊縫保持平整。如果帶鋼厚度有變化，兩側(cè)下壓輪隨著厚度的變化來提升或降低帶鋼的高度來調(diào)整出入口側(cè)的帶鋼高低，此數(shù)值的大小也可以起到改善帶鋼板型的效果。如果帶鋼板型較差可增大壓力。增加壓力是靠上壓輪提供下壓的力量，下壓輪保持位置不變，但不是越大越好。取決于帶鋼的厚度。壓力過大容易在帶鋼表面形成壓痕。影響后續(xù)工序工藝。壓輪壓力的極限值為100bar。

平整輪壓力：此輪對焊縫起到一定的平整作用。在焊接過程中。在焊接過程中焊縫有凹凸不平或是毛刺的情況下。平整輪可以使焊縫的熔池平整。從而優(yōu)化焊縫質(zhì)量。此輪的極限壓力值為100bar。

操作側(cè)（驅(qū)動側(cè)）對接間隙：焊機有兩個夾臺（出口和入口），夾臺通過液壓缸的伸縮來調(diào)整對接間隙，在焊接過程中帶鋼之間必須保持適當?shù)拈g隙才能保證焊縫質(zhì)量。用此參數(shù)來調(diào)整帶鋼之間間隙大小。間隙過大容易造成焊接不牢固或焊不上。間隙太小容易導(dǎo)致焊不透或者兩頭帶鋼互頂從而使兩頭帶鋼板型受到影響。嚴重時導(dǎo)致一側(cè)帶鋼疊加到另一側(cè)帶鋼上，使焊機的壓輪無法壓平帶鋼，在生成模擬畫面時形成斷口，嚴重影響焊縫質(zhì)量，此時需要操作人員適當?shù)募哟箝g隙，同事加大壓輪的壓力來壓平帶鋼，有時也需要用平整輪先碾壓一遍，這樣效果會更好。此參數(shù)的+-極限值為4和-1mm。

重焊間隙：當焊縫質(zhì)量不好重焊時可以調(diào)整帶鋼之間的間隙。

二次剪切間隙：二次剪切是指焊機在焊接過程中焊機精切剪第一次剪完后帶鋼夾臺會根據(jù)設(shè)定數(shù)值往前移動相應(yīng)的距離進行二次剪切。從而起到優(yōu)化帶鋼切面的作用。極限值為19.5mm。

預(yù)熱功率：在激光焊接前有預(yù)熱平臺位于帶鋼下面給帶鋼加熱。對帶鋼預(yù)熱可以使帶鋼變軟。起到糾正板型、減少壓輪負擔的作用。當功率達到一定數(shù)值的時候也可以起到減小間隙的作用。帶鋼受熱后膨脹使之間的距離縮小。所以也可以減小間隙。此數(shù)值的極限值為40KW。

退火功率：焊接特殊鋼種時需要對焊縫進行退火工藝處理。增強焊縫質(zhì)量，遇到高強鋼時也可以手動進行二次退火工藝。

送絲速度：焊接特殊鋼種時可添加特殊材料來提高焊縫質(zhì)量。

1.1 焊接自動步預(yù)選

焊接自動步預(yù)選包括：

（1）焊縫OK、重焊：焊縫質(zhì)量合格點擊焊縫OK按鈕放行焊縫。焊縫質(zhì)量不合格點擊重焊。

（2）二次剪斷按鈕：如果剪刀剪切效果不好或工藝要求需要使用二次剪切時點選此按鈕。

（3）焊接樣板選擇：點選此按鈕焊機會自動認為第一次焊縫用來做杯凸樣板實驗。剪切時自動取消沖孔功能。方便操作人員做杯凸實驗。第一次焊接完成自動重焊第二次。在第二次焊接時啟動沖孔功能。焊縫有沖孔。當杯凸實驗合格時可以放行焊縫。

（4）開始焊接：此按鈕在焊機沒有保存機組數(shù)據(jù)時在焊接前會閃爍提示操作人員是否繼續(xù)焊接。如果參數(shù)沒問題點擊此按鈕繼續(xù)焊接。

（5）焊接檢查位置焊接之后：此按鈕是選擇焊機焊接完成后什么時候檢查焊縫。可以焊接完成后檢查焊縫。也可以選擇焊接完成沖邊完成以后檢查焊縫。

（6）沖邊未選擇：通過此按鈕可以選擇焊接完成后是否需要沖邊切月牙。在焊機剛啟動激光或是由于鋼板雙邊浪板型不好的情況下容易造成焊縫邊部質(zhì)量低。造成焊縫裂開甚至斷帶。所以操作人員可根據(jù)情況來選擇是否沖邊切月牙來把壞的邊部切掉。此焊機月牙剪的深度為50mm。

（7）出口、中間、入口原始位：在檢修或是無帶鋼狀態(tài)下。點擊此按鈕可以使焊機迅速自動回到原始位。有帶鋼時注意觀察好帶鋼位置和狀態(tài)。以免設(shè)備卡住或刮住帶鋼。造成操作事故。

1.2 焊機功能概況（診斷）

此面板可以很直觀的看出焊機目前的狀態(tài)。在焊機進行自動焊接時畫面相應(yīng)的設(shè)備進行閃爍并且移動，通過此畫面可以看出目前焊機所運行的自動步，如果自動步停止，相應(yīng)的設(shè)備會出現(xiàn)紅框并且閃爍提示，操作人員可以直接點擊停止的設(shè)備，之后會彈出報警信息對話框，操作人員可以通過報警對話框查看此設(shè)備當前的報警信息以及操作的連鎖條件，能夠幫助操作人員準確迅速的恢復(fù)設(shè)備。畫面中有綠色、藍色方塊代表信號有沒有到位，所以通過此畫面也可以判斷設(shè)備是否到位或是接近開關(guān)工作是否正常，此面板的右下角還有焊縫判定結(jié)果，判定合格顯示綠色可以放行，判定不合格顯示紅色，此時需要操作人員注意曲線，及時修改焊接參數(shù)來改善焊縫質(zhì)量。

2 焊縫質(zhì)量分析調(diào)整

QCDS檢測系統(tǒng)通過攝像頭生成不同的判定曲線。下面主要講解對焊縫質(zhì)量起重要作用的四條曲線。他們分別是：Height-Mismatch（高度匹配）、Penetration（穿透）、Underfill（填充）、Reinforcement（加固）。界面中用不同顏色的曲線來顯示。

Height-Mismatch（高度匹配）：此條曲線代表兩個帶鋼的板型好壞。如果曲線比較平整沒有較大波動。表示兩頭帶鋼板型好。如果曲線有很大上下波動。表示兩頭帶鋼板型差。沒有對好這條曲線如果不好。首先要看右側(cè)小窗口模擬圖像?？春媚囊粋?cè)帶鋼板型不好。如果有一側(cè)板型不好需要到現(xiàn)場去觀察實際焊縫有沒有異物或是疊加的鋼板。如果檢查沒問題后說明只是單純的一側(cè)板型不好?？梢赃x擇重新焊接。通過重焊來剪切掉板型不好的部分。如果不好的的部分大于重焊剪切。此時需要手動操作連續(xù)剪切兩次。當高度曲線兩頭波動大中間波動小時，說明帶鋼兩側(cè)有互頂或是板型不好情況，如果多次重焊不能解決就用二次剪切功能，優(yōu)化剪切截面，從而提高焊縫質(zhì)量Midbach焊機最大剪切次數(shù)為三次。剪切完三次需要開到驅(qū)動側(cè)把廢料槽里的焊縫以及鋼板清理干凈。防止廢料堆積太多影響皮帶的正常運轉(zhuǎn)。此時應(yīng)該適當加大激光頭壓力。通過加大壓輪下壓力來糾正板型差的問題。還有一種情況就是由于焊接時間隙調(diào)整參數(shù)太小。使兩端鋼板互相頂?shù)揭黄饘?dǎo)致兩頭鋼板上下搓位。壓輪壓不動帶鋼。這時應(yīng)該稍微打開焊接間隙和適當加大壓輪的壓力。如果有預(yù)熱功率還可以適當調(diào)小預(yù)熱的功率。使帶鋼熱膨脹現(xiàn)象變小。從而達到打開間隙的作用。在長時間連續(xù)焊接時，要定期清理焊機激光壓輪的輥面以及兩個壓輪之間的側(cè)面，焊接過程中會有焊渣產(chǎn)生，焊渣粘在輥面上會導(dǎo)致壓輪不平整，也會造成高度匹配曲線波動，如果壓輪側(cè)面有焊渣時會影響激光氣體噴頭，造成保護氣體效果不好，也會影響焊縫質(zhì)量，所以應(yīng)當定期清理激光頭壓輪、碾壓輪等。用多重方法不管用操作人員應(yīng)去現(xiàn)場觀察實際的帶鋼對接情況，如果沒發(fā)現(xiàn)異?？梢约哟竽雺狠喌膲毫χ凳謩佑媚雺狠唹浩揭槐楹缚p，可以優(yōu)化板型對接，減緩焊接時壓輪的負擔，從而起到優(yōu)化板型的作用，這種方法最管用也最見效也可以適當?shù)恼{(diào)整出入口側(cè)的帶鋼厚度數(shù)據(jù)來彌補壓輪修復(fù)不了板型情況，把帶鋼低的一頭數(shù)據(jù)改薄0.5mm左右，也可以糾正高度差情況。

Penetration（穿透）：此曲線表示焊縫的融透情況。曲線越靠近下方表示融透越差。反之則表示融透越高。如果曲線低我們首先到現(xiàn)場觀察實際焊縫情況。有時可能由于焊縫之間疊加了廢料鋼板。導(dǎo)致攝像頭無法接收到激光的光源。此時應(yīng)手動打開兩側(cè)夾臺。把廢料鋼板取出。如果沒有廢料鋼板疊加最直接有效的方法就是可以適當調(diào)整激光功率。把焊接速度調(diào)慢一點。目的就是讓激光在鋼板上多熔一會從而達到焊透的目的。同時也可以調(diào)整焦點位置參數(shù)，通過調(diào)整激光在銅鏡上的聚散來加大激光功率，從而熔穿帶鋼。Underfill：此曲線代表焊縫的填充情況。好的焊縫填充飽滿。曲線沒有大幅度波動。如果曲線太高代表焊縫填充少。不飽滿。焊縫質(zhì)量差。影響Underfill曲線的因素有多種例如：帶鋼間隙、C型小車軌道有沒有鐵粉異物、焊機精切剪是否有磨損老化、焊接過程中小車有沒有抖動、兩側(cè)帶鋼對接時兩頭互頂中間間隙過大，如果單純只是兩頭帶鋼間隙過大那么我們可以適當縮小兩頭帶鋼之間的焊接間隙。如果不管用操作人員要到焊機現(xiàn)場首先檢查C型小車的軌道，清理鐵粉，之后再檢查焊機的精切剪，過于磨損的剪刀對帶鋼切面有影響，不能切出很好的截面或是剪刃上有鐵削或毛刺，操作人員需用手套或油石擦一下剪刃，之后再重焊。在焊接高強鋼時，由于鋼板硬度大，受板型影響兩頭帶鋼間隙不能很好的對接在一起，及時用最小間隙也不能起作用，此時需要操作人員到現(xiàn)場手動用平整輪反復(fù)碾壓幾次，并且提高預(yù)熱的功率，使鋼板加熱變軟以達到縮小間隙的目的。還有一種情況就是由于多次重焊以后出口側(cè)套量沒有，導(dǎo)致出口夾臺不能往前拖拽帶鋼，使出口側(cè)往前移動不夠造成間隙過大，此時需操作人員到現(xiàn)場把出口套量加大。如果參數(shù)調(diào)的過大則焊縫過于飽滿。需加大帶鋼之間的間隙。

Reinforcement（加固）：此曲線代表兩頭帶鋼是否有互頂?shù)那闆r。正常應(yīng)位于所有曲線下方。如曲線過高則代表兩頭帶鋼之間間隙過小。容易造成未焊透。影響焊縫質(zhì)量。出現(xiàn)這種情況可以加大焊縫焊接間隙或是降低預(yù)熱功率來降低帶鋼溫度。還有一種情況是剪刃上帶有鐵粉或帶鋼上有雜物，焊接過程中會造成虛焊，也會影響穿透曲線，此時操作人員應(yīng)到現(xiàn)場檢查帶鋼表面以及清理剪刃鐵粉。

杯凸機：焊機杯凸機是檢驗焊縫合格的設(shè)備，焊接前在焊機操作界面選中焊縫試驗樣板之后，焊機第一次焊接不啟用沖孔功能并且第一次焊接完成后自動重焊第二次，自動把焊接試驗樣板翻轉(zhuǎn)到杯凸機一側(cè)，方便操作人員識別并拿取焊接樣板。杯凸機由液壓給凸頭提供動力，把焊縫放到凸頭上面操縱凸頭往上頂焊縫，如果焊縫裂開說明焊縫不合格需要重新調(diào)整參數(shù)焊接。如果杯凸沒問題說明焊縫合格可以放行，有一種情況當焊縫杯凸合格但是軋機軋斷的話應(yīng)當適當提高退火參數(shù)。在焊接特殊高強鋼時，還應(yīng)采用二次退火來加強焊縫質(zhì)量。

焊機的維護清理：在連續(xù)生產(chǎn)過程中，隨著設(shè)備的使用要定期進行清理，及時的清理也能起到優(yōu)化焊縫作用。①出入口夾臺，在生產(chǎn)過程中每卷鋼都有鐵粉掉落，出入口夾臺堆積鐵粉太多的話會造成精切剪刀上有鐵粉，尤其焊接薄規(guī)格時會影響焊縫質(zhì)量，造成填充或加固曲線波動幅度大，操作人員需去現(xiàn)場擦干凈剪刀，在清理之前一定要插好安全銷，用墩布清理夾臺里的鐵粉，特別是入口夾臺的鐵粉容易被帶頭鏟到剪刃上，清理鐵粉時鐵粉容易掉落到焊接小車軌道上，此時還要清理軌道，如果軌道帶有很多鐵粉，焊接過程小車會產(chǎn)生振動也會影響焊縫質(zhì)量。②焊機精切剪，在連續(xù)作業(yè)中剪刀使用頻率最頻繁，尤其是生產(chǎn)高強鋼時帶鋼硬度高，剪切過程中對剪刃磨損大，使用到一定程度時應(yīng)定期到現(xiàn)場檢查磨損情況，檢查時插好安全銷，如果發(fā)現(xiàn)剪刃刺手，不順滑可用油石打磨剪刃提高剪切截面質(zhì)量從而提高焊縫質(zhì)量。③激光頭壓輪、碾壓輪、預(yù)平整輪，在焊接過程中會產(chǎn)生一些焊渣，有部分焊渣會掉落并粘到輥面上，如果堆積過多會導(dǎo)致在焊接過程中輪子產(chǎn)生抖動或者把帶鋼表面碾壓出凹窩，后續(xù)軋機軋出帶鋼會產(chǎn)生麻坑影響質(zhì)量，所以要定期檢查壓輪情況并清理焊渣等異物，也能起到優(yōu)化焊縫效果。④預(yù)熱和退火平臺，在生產(chǎn)過程中會有很多鐵粉落到焊機設(shè)備上，在使用退火過程中，如果退火線圈堆積鐵粉過多的話會影響退火效果，焊機出紅色報警，情況嚴重的話退火功能不能使用造成焊縫斷帶，此時操作人員應(yīng)到現(xiàn)場用高壓氣槍吹掃平臺以及加熱線圈上的鐵粉，并且恢復(fù)報警進行重焊。重焊后不再觸發(fā)紅色報警說明清理干凈，退火功能正常使用。⑤精切剪皮帶及廢料、月牙剪皮帶，如果不能及時發(fā)現(xiàn)廢料皮帶有問題會造成廢料堆積，尤其是精切剪皮帶，如果廢料堆積過多會造成焊機焊縫質(zhì)量不好，嚴重時不能正常運行自動步造成停車，所以應(yīng)按時檢查各種皮帶的運轉(zhuǎn)狀況，特別是使用二次剪切后的精切剪皮帶，容易被二次剪切下來的剛才纏繞或是割斷。所以應(yīng)按時對皮帶檢查保證其正常運轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)節(jié)奏提高產(chǎn)量。⑥出入口夾臺對中，在生產(chǎn)時，對中設(shè)備起到比較重要作用，如果對中不管用造成焊接時焊縫有搓位，會對下道工序造成麻煩和處理不了的情況，所以應(yīng)當對對中設(shè)備進行定期的檢查和清理，清理時首先插好安全銷，操作人員應(yīng)到現(xiàn)場檢查對中設(shè)備中是否鐵粉太多或是有異物，鐵粉太多會造成對中不準或不到位，造成焊縫搓位，嚴重時造會造成糾偏報警停車，極大影響生產(chǎn)節(jié)奏和效率。⑦月牙剪，在切完月牙后操作人員應(yīng)到現(xiàn)場檢查剪切情況，如果剪切效果不好，會造成軋機傷輥，影響帶鋼質(zhì)量，如果剪刀沒有完全切開會造成中間斷帶嚴重事故，所以應(yīng)該定期檢查月牙剪剪刃情況，避免嚴重事故發(fā)生。⑧焊機沖頭，焊機沖頭是標記焊縫位置設(shè)備，隨著精切剪一起落下，在焊縫前面沖孔，如果沖孔效果不好會造成軋機傷輥，提高成本，降低產(chǎn)量，如果沒有沖孔會造成生產(chǎn)線焊縫位置不準，影響生產(chǎn)節(jié)奏。

3 結(jié)論

在生產(chǎn)過程中造成焊縫質(zhì)量不好的因素非常多，操作人員在分析問題時應(yīng)該從多角度多方面來分析問題原因，并且及時到現(xiàn)場確認情況，不能有僥幸心理或是經(jīng)驗主義錯誤，這樣的話容易造成事故，唐鋼高強汽車板酸軋車間Miebach激光焊機在生產(chǎn)焊接時起到了承上啟下的作用。工作效率快。性能高。焊縫質(zhì)量好。能夠焊接不同材質(zhì)的鋼種，覆蓋范圍非常廣，同時滿足不同鋼種之間的焊接要求，同時配備了QCDS檢測系統(tǒng)?？梢宰尣僮魅藛T非常直觀的來觀察焊縫質(zhì)量。操作人員通過觀察生成的曲線可以及時調(diào)整焊接參數(shù)，操作簡捷。省去了去現(xiàn)場觀察焊縫的時間和大量的人力，提高了生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)量。